FR2771451A1

FR2771451A1 - Dispositif de protection pour capot d'entree d'air de moteur a reaction, pourvu d'un systeme de degivrage

Info

Publication number: FR2771451A1
Application number: FR9714610A
Authority: FR
Inventors: Alain Porte
Original assignee: Airbus Group SAS
Current assignee: Airbus Group SAS
Priority date: 1997-11-21
Filing date: 1997-11-21
Publication date: 1999-05-28
Anticipated expiration: 2017-11-21
Also published as: DE69803030T2; ES2169899T3; EP0918149B1; US6241189B1; FR2771451B1; DE69803030D1; EP0918149A1

Abstract

- La présente invention concerne un capot (9) d'entrée d'air pour moteur à réaction, dont le bord d'attaque (16) est creux et alimenté en air chaud de dégivrage par une conduite (10) et un injecteur (12). - Selon l'invention, la conduite (10) et le raccord (12A) à l'injecteur (12) sont enfermés dans une enveloppe interne (27), qui les isole de structures (26) sensibles à la température. Le volume (28) interne à l'enveloppe interne (27) communique, d'une part, avec l'extérieur par un orifice (34) et, d'autre part, par un orifice (35) avec l'espace annulaire périphérique (22), qui entoure le ventilateur du moteur et qui est pourvu d'une porte de surpression (23).

Description

La présente invention concerne le dégivrage des ca-

pots d'entrée d'air de moteurs à réaction, notamment des

moteurs d'aéronefs.

On sait que, en cas de besoin (prévention contre la formation de givre ou élimination de givre déjà formé), le bord d'attaque du capot d'entrée d'air de tels moteurs est dégivré par réchauffement par de l'air chaud sous pression, prélevé sur ledit moteur et amené audit bord

d'attaque par un circuit de circulation d'air chaud.

A cet effet, un tel capot d'entrée d'air comporte:

- un bord d'attaque creux délimitant une chambre périphé-

rique interne, fermée par une première cloison interne (ou cadre) et pourvue d'au moins un orifice mettant en communication ladite chambre interne avec l'extérieur; et -une conduite, apte à être raccordée, à son extrémité arrière opposée audit bord d'attaque et traversant une seconde cloison interne, audit circuit de circulation d'air chaud sous pression et, à son extrémité avant vers le bord d'attaque, à un injecteur injectant ledit

air chaud sous pression dans ladite chambre interne.

L'air chaud sous pression, prélevé sur le moteur, est à une température élevée, par exemple de l'ordre de 400 C, de sorte que ladite conduite rayonne de la chaleur et que les structures environnantes dudit capot d'entrée d'air, sensibles à la chaleur (par exemple les panneaux

acoustiques en matériau composite), doivent être proté-

gées contre la chaleur. De plus, pour des raisons de sé-

curité évidentes, il est également nécessaire de prévoir une protection desdites structures environnantes, dans le cas de fuites d'air chaud sous pression ou de rupture de

ladite conduite.

Dans la technique actuelle, on connaît essentielle-

ment trois méthodes pour protéger lesdites structures voisines de la conduite de transport de l'air chaud de dégivrage. Il s'agit: - tout d'abord, d'une protection par projection sur les-

dites structures sensibles à la température d'un revê-

tement de peinture ou de mousse thermiquement isolant.

Une telle protection est bien entendu limitée aux seu-

les surfaces revêtues. Aussi, on est amené à projeter

le revêtement thermiquement isolant, soit sur la tota-

lité des éléments internes du capot d'entrée d'air, ce

qui en augmente la masse et risque de rendre les ins-

pections et réparations difficiles, soit seulement sur

la partie desdits éléments au voisinage direct de la-

dite conduite, ce qui a pour conséquence que les élé-

ments non protégés vieillissent mal sous l'effet de la chaleur et doivent être fréquemment réparés. De plus, étant donné la durée de vie limitée de tels revêtements thermiquement isolants, la protection qu'ils accordent n'est que temporaire et il est nécessaire de pratiquer

des inspections périodiques fréquentes, délicates à me-

ner à cause de la mauvaise accessibilité à l'intérieur dudit capot d'entrée d'air. Enfin, par sécurité, il est nécessaire de prévoir dans ledit capot un dispositif de détection d'éclatement de la conduite, telle qu'une

porte de surpression, ce dispositif devant être spéci-

fiquement attaché au capot de dégivrage;

- ou bien, d'une protection par doubles parois. Cepen-

dant, étant donné la complexité de réalisation de dou-

bles parois autour de raccords de conduites, une telle

protection est souvent limitée aux conduites elles-

mêmes. I1 en résulte donc une protection thermique soit

très partielle, soit complexe, onéreuse et lourde. Ce-

pendant, même si les raccords sont réalisés en doubles parois, il se produit une radiation thermique vers les

structures sensibles, du fait qu'il n'existe pas d'éva-

cuation des calories. Enfin, là encore, la sécurité im-

pose un dispositif de détection spécifique de l'éclate-

ment de la conduite; - ou bien encore, comme décrit dans le document EP-A-0 205 283, d'une protection par une structure métallique enveloppante, servant également à l'évacuation de l'air

de dégivrage en sortie de la chambre périphérique in-

terne du bord d'attaque. Cependant, la température en-

core élevée (environ 200 C) de l'air de dégivrage à la

sortie du bord d'attaque entraîne un rayonnement ther-

mique excessif de la structure métallique enveloppante vers lesdites structures environnantes. Par ailleurs,

un dispositif de détection d'éclatement de ladite con-

duite, qui serait pourtant indispensable à la sécurité, est très difficile, sinon impossible, à installer, à

cause de la forme et de la conception d'une telle pro-

tection. La présente invention a pour objet de remédier à

ces inconvénients.

A cette fin, selon l'invention, le capot d'entrée

d'air pour moteur à réaction, notamment pour aéronef, le-

dit capot d'entrée d'air étant pourvu de moyens de dégi-

vrage de son bord d'attaque et comportant à cet effet:

- un bord d'attaque creux délimitant une chambre périphé-

rique interne, fermée par une première cloison interne

et pourvue d'au moins un orifice mettant en communica-

tion ladite chambre interne avec l'extérieur; et - une conduite, apte à être raccordée, à son extrémité arrière opposée audit bord d'attaque et traversant une seconde cloison interne, à un circuit d'air chaud sous pression et, à son extrémité avant vers ledit bord d'attaque, à un injecteur injectant ledit air chaud sous pression dans ladite chambre interne, est remarquable en ce qu'il comporte: - une enveloppe interne coopérant avec lesdites première et seconde cloisons internes et avec la face interne de la paroi externe dudit capot pour délimiter un volume enfermant ladite conduite;

- au moins un orifice d'introduction d'air dans ledit vo-

lume; et

- au moins un orifice d'extraction d'air hors dudit vo-

lume.

Ainsi, grâce à la présente invention, ladite enve-

loppe interne, continue et intégrale, permet de protéger

les structures environnantes contre les radiations ther-

miques et les fuites d'air chaud sous pression, ainsi que contre l'explosion de ladite conduite. La conduite, avec

ses raccords et ses brides, est isolée du reste de l'in-

térieur du capot d'entrée d'air. Grâce aux orifices d'in-

troduction et d'extraction d'air, on obtient une ventila-

tion permanente interne de l'enveloppe, ce qui limite la

radiation thermique de celle-ci. Les structures environ-

nantes sensibles à la chaleur se trouvent ainsi protégées

de toute détérioration ou vieillissement, liés à la tem-

pérature.

Toutes les pièces constituant ladite enveloppe in-

terne, ayant une fonction spécifique et étant localisées et limitées au juste environnement devant être protége,

peuvent être métalliques ou en toute autre matière résis-

tant au feu, sans que cela influence trop défavorablement la masse dudit capot d'entrée d'air. Ainsi, la présente

invention permet d'apporter des solutions à tous les pro-

blêmes rencontrés dans les capots d'entrée d'air de mo-

teur, en ce qui concerne: - la résistance aux températures élevées; et les facilités de réparation et d'inspection; en effet, en prévoyant amovible le montage de ladite enveloppe dans ledit capot d'entrée d'air, on peut inspecter les pièces constituant la protection thermique, ainsi que

les pièces environnantes (structure et systèmes).

Pour augmenter encore ces facilités de réparation et d'inspection, il est avantageux que, du côté de la pa- roi dudit capot, ladite enveloppe interne soit fixée sur

une partie de ladite paroi formant un panneau démontable.

Par ailleurs, afin d'accepter les dilatations ther-

miques et les mouvements relatifs, il est préférable que,

au moins à l'une de ses extrémités, ladite enveloppe in-

terne s'appuie contre la cloison interne correspondante

par l'intermédiaire d'un joint élastique.

L'un desdits orifices de ventilation peut être pra-

tiqué dans ladite paroi externe dudit capot d'entrée

d'air, au voisinage de ladite cloison interne.

Dans le cas o le moteur est du type à double flux

et comporte un espace annulaire périphérique délimité en-

tre ledit moteur et son capotage latéral, au niveau du ventilateur du moteur, il est avantageux qu'un autre desdits orifices de ventilation soit pratiqué dans ladite

seconde cloison interne pour mettre en communication le-

dit volume et ledit espace annulaire périphérique. Ainsi, en cas de rupture de ladite conduite, l'air chaud sous

pression peut être évacué vers ledit espace annulaire pé-

riphérique et la surpression qui en résulte est détectée par la porte de surpression, généralement prévue dans cet

espace annulaire périphérique. I1 n'est donc pas néces-

saire de prévoir un détecteur de surpression spécifique

au système de dégivrage du capot d'entrée d'air.

Bien entendu, lesdits orifices de ventilation sont

calibrés pour assurer, en fonctionnement normal (c'est-à-

dire en l'absence d'éclatement de ladite conduite), une

ventilation appropriée de ladite enveloppe. Cette venti-

lation peut se faire de ladite première cloison interne

vers la seconde, ou bien de ladite seconde cloison in-

terne vers la première.

Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments sembla- bles.

La figure 1 montre, en perspective éclatée, un mo-

teur d'aéronef à réaction et ses différents capotages.

La figure 2 est une demi-coupe radiale agrandie d'un mode de réalisation du capot d'entrée d'air dudit

moteur, illustrant les moyens de dégivrage dudit capot.

La figure 3 est une coupe transversale, partielle

et agrandie, selon la ligne III-III de la figure 2.

La figure 4 est une demi-coupe radiale semblable à

celle de la figure 2, illustrant l'éventualité d'une rup-

ture de la conduite d'air chaud sous pression.

La figure 5 montre, en vue semblable à la figure 2, une variante de ventilation de l'enveloppe de protection

conforme à la présente invention.

Le moteur à double flux 1 représenté schématique-

ment sur la figure 1 comporte, de façon connue, un géné-

rateur central d'air chaud 2, un ventilateur 3 et des étages de compresseurs 4, et il est pourvu d'une attache de suspension à un mât de support (non représenté). Au moteur 1 sont associés et fixés un ensemble de tuyère 6,

deux capots latéraux 7 et 8 et un capot d'entrée d'air 9.

Comme cela est illustré schématiquement sur la fi-

gure 1, le capot d'entrée d'air 9 comporte une conduite interne 10, pourvue à son extrémité arrière dirigée vers le moteur 1 d'un élément de raccord 11 et à son extrémité avant logée dans le bord d'attaque creux 16 dudit capot

d'entrée d'air d'un injecteur 12 pourvu d'un raccord 12A.

Par ailleurs, sur un étage de compresseurs du moteur 1 est agencée une prise d'air chaud sous pression 13 qui est connectée à une conduite 14, pourvue, en regard de l'élément de raccord 11 de la conduite 10, d'un élément

de raccord complémentaire 15.

Ainsi, lorsque les éléments de raccord 11 et 15 complémentaires sont reliés l'un à l'autre, de l'air chaud sous pression prélevé en 13 sur le moteur 1 est acheminé par les conduites 14 et 10 jusqu'à l'injecteur

12. Celui-ci peut donc souffler cet air chaud sous pres-

sion (flèches pointillées 17) à l'intérieur du bord d'at-

taque 16, pour le dégivrer. Des orifices 18 sont prévus pour l'évacuation à l'air libre (flèches 19) de l'air

chaud ayant circulé à l'intérieur du bord d'attaque 16.

Comme le montre en détail et à plus grande échelle la demi-coupe radiale de la figure 2, le bord d'attaque

creux 16 est fermé du côté arrière par une cloison in-

terne 20, de sorte qu'une chambre périphérique annulaire

21 est formée à l'intérieur dudit bord d'attaque 16.

L'injecteur 12 traverse ladite cloison interne 20 de fa-

çon étanche et y est fixé. Il peut donc injecter l'air chaud sous pression dans la chambre 21. Les orifices 18 permettent de mettre en communication ladite chambre 21

avec l'extérieur.

Lorsque les capots latéraux 7 et 8 sont assemblés au générateur central 2, ils délimitent avec celui-ci, au niveau du ventilateur 3, un espace annulaire périphérique 22 (voir la figure 2) dans lequel se trouve la conduite

d'air chaud sous pression 14, ainsi que d'autres condui-

tes de ce type (non représentées). Aussi, pour des rai-

sons de sécurité, il est prévu dans ces capots latéraux 7 et 8 une porte de sécurité 23, à ouverture automatique en

cas de surpression dans ledit espace annulaire périphéri-

que 22, par exemple à la suite de l'éclatement de la con-

duite 14.

Par ailleurs, l'extrémité arrière de la conduite 10 --opposée à l'injecteur 12-- traverse une autre cloison 24, fermant l'extrémité arrière du capot 9, au voisinage du cadre 25 de montage dudit capot sur le moteur 1. Cette extrémité arrière de la conduite 10 est par ailleurs fixée à ladite cloison 24. Ainsi, la conduite 10 et le raccord 12A sont compris entre les deux cloisons 20 et 24, ainsi que d'autres structures, telles que par exemple un panneau acoustique 26. Un tel panneau acoustique 26 est réalisé en matière composite, par exemple du type nid d'abeilles, et il est sensible à la chaleur. Il peut donc être détruit ou endommagé par la chaleur rayonnée par la conduite 10 ou par les éventuelles fuites d'air chaud sous pression véhiculé par celle-ci, ou bien encore, en cas d'éclatement de ladite conduite 10, par l'air chaud

sous pression s'échappant de cette dernière.

Aussi, selon l'invention, pour remédier à ces in-

convénients, on prévoit une enveloppe interne 27 coopé-

rant avec les cloisons 20 et 24 et avec la face interne

9Ei de la paroi externe 9E du capot pour délimiter un vo-

lume 28 enfermant la conduite 10 et le raccord 12A et les

isolant des structures 26 sensibles à la chaleur.

Dans l'exemple représenté sur les figures 2 à 5,

l'enveloppe interne 27 présente la forme d'une auge ren-

versée et elle est fixée de façon démontable aux cloisons et 24 et à la paroi externe 9E du capot 9. Dans cet exemple, l'enveloppe interne 27 est fixée à la cloison 24 et à la paroi externe 9E du capot 9 par des cornières 29, et 31, respectivement. De plus, pour pouvoir s'adapter aux dilatations thermiques et aux vibrations, la jonction entre le bord avant de l'enveloppe 27 et la cloison 20 est réalisée par l'intermédiaire d'un joint élastique

d'appui 32.

Pour augmenter la démontabilité de l'enveloppe in-

terne 27, il est avantageux que la partie de la paroi ex-

terne 9E à laquelle elle est fixée soit constituée par un

panneau 33, lui-même démontable.

Par ailleurs, le volume 28 enfermant la conduite 10 et le raccord 12A est en communication: - avec l'extérieur par un orifice 34, prévu au voisinage de la cloison 20, dans la paroi externe 9E (panneau 33), et - avec l'espace annulaire périphérique 22 par un orifice

, pratiqué dans la cloison 24.

Ainsi, en fonctionnement normal (voir la figure 2), de l'air de ventilation, symbolisé par les flèches 36,

peut pénétrer dans le volume 28 par l'orifice 34 et em-

porter les calories rayonnées par la conduite 10 vers l'espace annulaire périphérique 22, à travers l'orifice 35. De plus, en cas de rupture de la conduite 10 (voir la figure 4 et les flèches 37 symbolisant cette rupture), l'air chaud sous pression est immédiatement adressé audit espace annulaire périphérique 22 par l'orifice 35. Bien

entendu, celui-ci est calibré pour que la surpression ré-

sultant de la rupture de la conduite 10 ne soit pas dom-

mageable à l'enveloppe interne 27. De plus, cette sur-

pression entraîne l'ouverture de la porte de pression 23 et l'air chaud peut s'échapper vers l'extérieur à travers l'ouverture 38 de celle-ci dans le capot 7. Après une telle ouverture, la porte de pression 23 reste ouverte, ce qui indique à un opérateur inspectant l'extérieur du

moteur 1, qu'une surpression s'est produite.

Sur la figure 5, on a illustré une ventilation de la conduite 10 en fonctionnement normal, de sens inverse

à celle illustrée par la figure 2. On voit que cette ven-

tilation, illustrée par les flèches 39, va de l'espace annulaire périphérique 22 vers l'extérieur, en passant à travers les orifices 35 et 34. Ce dernier orifice 34 peut

être pourvu d'une écope 40 faisant saillie, vers l'inté-

rieur ou l'extérieur du volume 28, pour améliorer la ven-

tilation de la conduite 10. En cas de rupture de la con-

duite 10, le fonctionnement du dispositif de la figure 5

est identique à celui décrit en regard de la figure 4.

Bien entendu, de façon plus générale, l'orifice 34 peut être pourvu d'un système de grille ou de fentes, permettant le passage de l'air, mais interdisant celui

d'une flamme, pour satisfaire à la réglementation inter-

nationale sur ce point. De même, l'orifice 35 peut être

constitué d'une multitude de petits orifices 35A permet-

tant à l'air de les traverser, mais se comportant comme

une grille coupe-flamme évitant à un feu venant de l'es-

pace annulaire périphérique 22 de traverser la cloison

interne 24 (voir la figure 5). Pour des raisons analo-

gues, l'enveloppe 27 et ses accessoires 29, 30, 31 et 32 sont réalisés en matériaux résistant au feu, notamment en

matériaux métalliques.

Claims

REVENDICATIONS

1. Capot d'entrée d'air (9) pour moteur à réaction (1), notamment pour aéronef, ledit capot d'entrée d'air

(9) étant pourvu de moyens de dégivrage de son bord d'at-

taque et comportant à cet effet:

- un bord d'attaque (16) creux délimitant une chambre pé-

riphérique interne (21), fermée par une première cloi-

son interne (20) et pourvue d'au moins un orifice (18) mettant en communication ladite chambre interne (21) avec l'extérieur; et

- une conduite (10), apte à être raccordée, à son extré-

mité arrière opposée audit bord d'attaque (16) et tra-

versant une seconde cloison interne (24), à un circuit d'air chaud sous pression (14) et, à son extrémité avant vers ledit bord d'attaque (16), à un injecteur

(12) injectant ledit air chaud dans ladite chambre in-

terne (21), caractérisé en ce qu'il comporte:

- une enveloppe interne (27) coopérant avec lesdites pre-

mière et seconde cloisons internes (20, 24) et avec la face interne (9Ei) de la paroi externe (9E) dudit capot

(9) pour délimiter un volume (28) enfermant ladite con-

duite (10); - au moins un orifice (34 ou 35) d'introduction d'air dans ledit volume (28); et - au moins un orifice (35 ou 34) d'extraction d'air hors

dudit volume (28).

2. Capot d'entrée d'air selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite enveloppe interne (27) est

montée de façon amovible.

3. Capot d'entrée d'air selon l'une des revendica-

tions 1 ou 2,

caractérisé en ce que, du côté de la paroi (9E) dudit ca-

pot (9), ladite enveloppe interne (27) est fixée sur une partie de ladite paroi formant un panneau démontable (33).

4. Capot d'entrée d'air selon l'une des revendica-

tions 1 à 3, caractérisé en ce que, à au moins l'une de ses extrémi- tés, ladite enveloppe interne (27) s'appuie contre la cloison interne correspondante (20) par l'intermédiaire

d'un joint élastique (32).

5. Capot d'entrée d'air selon l'une des revendica-

tions 1 à 4, caractérisé en ce qu'un premier (34) desdits orifices est pratiqué dans ladite paroi externe (9E) dudit capot (9),

au voisinage de ladite première cloison interne (20).

6. Capot d'entrée d'air selon l'une des revendica-

tions 1 à 5, pour un moteur à double flux (1) comportant

un espace annulaire périphérique (22) délimité entre le-

dit moteur et son capotage latéral (7, 8) au niveau du ventilateur (3) du moteur, ledit capotage latéral (7, 8) étant pourvu d'une porte de sécurité (23), à ouverture

automatique, en cas de surpression dans ledit espace an-

nulaire périphérique (22), caractérisé en ce qu'un second (35) desdits orifices est pratiqué dans ladite seconde cloison interne (24) pour mettre en communication ledit volume (28) et ledit espace

annulaire périphérique (22).

7. Capot d'entrée d'air selon les revendications 5

et 6, caractérisé en ce que, dans ledit volume (28), de l'air de ventilation (36) circule du premier orifice (34) vers

le second (35).

8. Capot d'entrée d'air selon les revendications 5

et 6, caractérisé en ce que, dans ledit volume (28), de l'air de ventilation (39) circule du second orifice (35) vers

le premier (34).

9. Capot d'entrée d'air selon la revendication 8,

caractérisé en ce que ledit premier orifice (34) est pro-

longé par une écope saillante (40).

10. Capot d'entrée d'air selon l'une des revendica-

tions 6 à 9,

caractérisé en ce que ledit second orifice (35) est réa-

lisé par une multitude de petits orifices (35A) permet-

tant à l'air de les traverser, mais se comportant comme

une grille coupe-flamme évitant à un feu venant de l'es-

pace annulaire périphérique (22) de traverser ladite se-

conde cloison interne (24).